Thèse Décrypter le « Paradoxe des Macrophages » Comment le Vih-1 Exploite la Protéine Vcp - P97 et le Contrôle du Cycle Cellulaire pour Contourner la Barrière Imposée par la Protéine Samhd1 H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Santé et médicaments École doctorale : Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué Laboratoire de recherche : Immunologie des maladies virales, auto-immunes, hématologiques et bactériennes Direction de la thèse : Alessia ZAMBORLINI ORCID 0000000289021996 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59 Notre projet aborde un paradoxe majeur de la biologie du VIH-1 : bien que les macrophages soient largement réfractaires à l'infection ex vivo en raison de l'activité restrictive de la dNTPase SAMHD1, ils constituent néanmoins des réservoirs viraux importants in vivo, contribuant à la persistance du virus, à sa dissémination tissulaire et à l'inflammation chronique malgré les traitements antirétroviraux. Les mécanismes permettant au VIH-1 de contourne la restriction médiée par SAMHD1 et établir une infection productive dans les macrophages restent encore mal compris.
Nous avons identifié la Valosin-Containing Protein (VCP/p97), une AAA+ ATPase impliquée dans de nombreux processus d'homéostasie cellulaire et de contrôle de la qualité des protéines, comme un nouveau facteur de dépendance cellulaire pour le VIH-1 dans les macrophages. L'inhibition pharmacologique de VCP/p97, à l'aide de composés actuellement en développement pour des applications en oncologie, renforce la restriction du VIH-1 dans des cellules exprimant la forme sauvage de SAMHD1, mais pas sa variante phosphomimétique T592E dépourvue d'activité antiviral. Ces observations suggèrent que VCP/p97 favorise l'infection par le VIH-1 via des mécanismes liés à la régulation de l'activité antivirale de SAMHD1. En utilisant des cellules THP-1 modifiées pour exprimer le système Fluorescent Ubiquitination-based Cell Cycle Indicator (FUCCI), permettant le suivi en temps réel de la dynamique du cycle cellulaire à l'échelle de la cellule unique, nous avons trouvé que l'infection par le VIH-1 entraîne les cellules de type macrophagique vers un état pseudo-prolifératif dans lequel SAMHD1 est susceptible d'être phosphorylé en T592, une modification associée à la perte de son activité restrictive. De manière remarquable, l'inhibition de VCP/p97 empêche ces modifications du cycle cellulaire induites par le virus et maintient les macrophages dans un état hautement restrictif. Ces résultats suggèrent que le VIH-1 pourrait exploiter des voies dépendantes de VCP/p97 afin de reprogrammer l'état du cycle cellulaire des macrophages et ainsi contourner leurs défenses antivirales intrinsèques.
Le projet s'articule autour de deux objectifs : (1) caractériser le rôle proviral de VCP/p97 dans les macrophages infectés par le VIH-1 et à évaluer des stratégies d'inhibition pharmacologique de cette protéine ; (2) identifier les déterminants viraux et cellulaires responsables de la reprogrammation du cycle cellulaire des macrophages induite par le VIH-1. Pour cela, nous combinerons des approches de modulation génétique et pharmacologique de VCP/p97 afin de valider son rôle de facteur de dépendance cellulaire, de l'imagerie cellulaire en temps réel utilisant le système FUCCI pour suivre les modifications du cycle cellulaire associées à l'infection, ainsi que des analyses transcriptomiques et protéomiques comparant des macrophages permissifs et restrictifs afin d'identifier les signatures moléculaires associées à la susceptibilité à l'infection. Les résultats clés seront validés dans des macrophages humains primaires et dans des explants tissulaires afin d'en assurer la pertinence physiologique.
Ces travaux permettront de mieux comprendre comment le VIH-1 exploite des voies dépendantes de VCP/p97 et la régulation du cycle cellulaire pour contourner la restriction médiée par SAMHD1 et établir une infection productive dans les macrophages. En apportant de nouvelles connaissances sur les mécanismes qui façonnent la réponse des macrophages à l'infection par le VIH-1, notre étude ouvrira la voie à l'identification de nouvelles cibles antivirales et immunitaires. Ces résultats présentent un intérêt majeur pour le développement de stratégies thérapeutiques innovantes visant à contrôler ou éliminer les réservoirs viraux et à réduire l'activation immunitaire chronique.
SAMHD1 potently restricts HIV-1 in isolated macrophages and other non-cycling immune cells1-4 . As a dNTPase, SAMHD1 maintains low intracellular dNTP levels, thereby limiting efficient replication of the viral genome 5-7 . Evidence also indicates that SAMHD1-mediated restriction relies on elusive non-enzymatic functions, which are inhibited by cell cycle-dependent phosphorylation at residue T5928,9.
Paradoxically, macrophages harboring intact proviruses are consistently detected in tissues of people living with HIV-1 under suppressive antiretroviral therapy (ART)10. These cells constitute a stable viral reservoir and a potential source of rebound viremia upon treatment discontinuation10, posing a major barrier to HIV-1 eradication. Persistently infected macrophages can also produce incompletely spliced HIV-1 transcripts that trigger interferon responses11-13, contributing to chronic inflammation and non-AIDS comorbidities14. These observations suggest that, although HIV-1 lacks accessory proteins such as HIV-2 Vpx that promote SAMHD1 degradation and increase dNTP availability2,3,15, it may rely on alternative strategies to overcome this restriction under certain circumstances.
Intriguingly, recent studies showed that macrophages exposed to defined stimuli (including serum factors16, CD4 T cell-contacts17, retinoic acid18) undergo partial cell cycle re-entry accompanied by SAMHD1 T592 phosphorylation19,20, a modification known to downregulate its antiviral action8,9,21,22. Given the wellestablished capacity of HIV-1 to alter cell cycle progression in dividing cells23-26, it is plausible that similar mechanisms occur in macrophages, creating a permissive intracellular environment. However, investigations into this question remain scarce, in part due to the longstanding view of macrophages as terminally differentiated, non-dividing cells and the limited availability of suitable experimental systems. To address these knowledge gaps, we engineered a THP-1 cell line expressing the FUCCI2a system, enabling real-time single-cell analysis of cell cycle dynamics during infection. In parallel, we identified the conserved AAA+ ATPase VCP/p97 and its adaptors, FAF1 and FAF2, as candidate SAMHD1 interactors through protein array-based screening.
VCP/p97 is a key regulator of proteostasis and, together with multiple adaptors, orchestrates essential processes including cell cycle progression and DNA repair27. Its dysregulation is implicated in severe pathologies, including cancers28, driving the development of selective inhibitors29. VCP/p97 also supports the replication of multiple DNA and RNA viruses either directly or by attenuating the antiviral responses30,31. Yet, its role in HIV-1 infection remains unexplored.
Our preliminary studies indicate that HIV-1 exploits VCP/p97 to remodel macrophage cell cycle control and inactivate SAMHD1 through T592 phosphorylation, unveiling a druggable pathway to enhance intrinsic antiviral defenses. Our research program is structured around two complementary yet independent AIMs:
AIM 1 / Elucidate the proviral role of VCP/p97 and evaluate inhibition strategies. We will validate the role of VCP/p97 as an HIV-1 dependency factor using genetic approaches (Task 1), define the stages of the viral replication cycle affected by its inhibition (Task 2), and characterize molecular mechanisms linking VCP/p97 activity to SAMHD1 phospho-regulation and macrophage cell cycle control (Task 3). These findings will be extended to primary human monocyte-derived macrophages (hMDMs) and tissue explants to establish physiological relevance (Task4).
AIM 2 / Identify HIV-1 determinants of cell cycle reprogramming and define molecular signatures distinguishing semi-permissive and resistant macrophage states. We will identify the HIV-1 protein(s) and replication steps responsible for driving cell cycle changes in macrophages (Task 1) and monitor infection-associated cell cycle remodeling in live FUCCI-expressing THP-1 cells. This approach will allow to correlate cell cycle states with HIV-1 susceptibility and ultimately the identification of semi-permissive and resistant cellular populations, which will be characterized by RNA sequencing and proteomic analyses, to uncover molecular signatures of susceptibility (Task 2).

Master 2 en biologie moléculaire et cellulaire, microbiologie, virologie, immunologie ou domaines proches
Les compétences requises sont :
- connaissances générales en biologie moléculaire et cellulaire et virologie
- capacité de suivre et appliquer un protocole expérimental et participer à son amélioration
- savoir-faire en biologie moléculaire et biochimie et culture cellulaire
- aptitudes à rédiger des rapports et présenter son travail à l'oral en réunion d'équipes
- maitrise de l'anglais professionnel
- une première expérience professionnelle en laboratoire de recherche
Les qualités demandées sont :
- rigoureux(se), motivé(e), investi(e), responsable
- capacité à communiquer et à s'adapter
- autonomie, capacité à organiser son travail
- goût du travail en équipe